L'arrondissement et la sous-préfecture de Boulogne-Billancourt ont été créés par le décret du 27 décembre 1972. Cet arrondissement est avec ceux d'Antony et Nanterre l'un des trois qui composent le département des Hauts-de-Seine.
De 1972 à 2016, l'arrondissement de Boulogne-Billancourt est composé de neuf communes : Boulogne-Billancourt, Chaville, Issy-les-Moulineaux, Marnes-la-Coquette, Meudon, Saint-Cloud, Sèvres, Vaucresson, Ville-d'Avray.
En 2016, la commune de Vanves, auparavant située dans l'arrondissement d'Antony, a été ajoutée à celui de Boulogne-Billancourt, et les communes de Vaucresson et de Saint-Cloud ont quitté ce dernier pour rejoindre l'arrondissement de Nanterre.
Avant 1964, les communes de l'arrondissement de Boulogne-Billancourt étaient soit du ressort du préfet de la Seine (communes de Boulogne-Billancourt, Issy-les-Moulineaux), soit de celui du préfet de la Seine-et-Oise (communes de Chaville, Marnes-la-Coquette, Meudon, Saint-Cloud, Sèvres, Vaucresson, Ville d'Avray).
L'arrêté préfectoral du 24 juin 1970 créée à Boulogne-Billancourt une délégation de la Préfecture des Hauts-de-Seine, dirigée par un administrateur civil. Cette délégation est transformée en sous-préfecture par le décret du 27 décembre 1972 effectif le 1er janvier 1973, qui crée officiellement
l'arrondissement de Boulogne-Billancourt, après ceux de Nanterre (1965) et d'Antony (1966). Les services de la sous-préfecture s'installèrent 1 bis et 3 rue des Abondances à Boulogne-Billancourt, puis à partir de 1977, 11 et 12 quai Alphonse le Gallo.